建筑鋁模板分揀線的仿真優(yōu)化①

王兆斌, 張運(yùn)楚,2, 孫 鴿, 馬仁懷, 李 明,2

1(山東建筑大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院, 濟(jì)南 250101)

2(山東省智能建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 濟(jì)南 250101)

3(山東新活新材料科技有限公司, 煙臺(tái) 265700)

建筑模板主要是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)起著臨時(shí)性支護(hù)功能, 根據(jù)土建結(jié)構(gòu)要求, 在鋼筋結(jié)構(gòu)的外圍組合拼裝,從而根據(jù)規(guī)定的位置和幾何尺寸形成混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件, 保持其正確位置, 并承受建筑模板自重及作用在其上的外部荷載, 以確保混凝土在一定時(shí)間內(nèi)成型[1].模板工程是施工過程中非常重要的一段工序, 要求在確?；炷凉こ藤|(zhì)量、施工安全和施工進(jìn)度的同時(shí), 盡量降低工程造價(jià).但大多數(shù)的工程還是以竹、木模板為主要結(jié)構(gòu)支護(hù)材料, 消耗了大量的森林資源.雖然興起的鋼模板在一定程度上減少了竹、木模板的使用量,但自重問題還是限制了鋼模板的推廣.

建筑鋁模板和傳統(tǒng)的木質(zhì)、鋼質(zhì)模板等相比, 在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上存在一系列明顯的優(yōu)勢(shì).建筑鋁模板的自重輕, 且模板承受壓力的條件好, 方便混凝土進(jìn)行機(jī)械化、快速施工的作業(yè)要求[2], 在超高層建筑施工中優(yōu)勢(shì)顯著.建筑鋁模板相比竹、木模板能夠多次周轉(zhuǎn)使用, 但是初始投入較高, 每平方米的單價(jià)約為1500 元,只有隨著周轉(zhuǎn)次數(shù)的增加, 使用率提高, 建筑鋁模板的平均單價(jià)才會(huì)逐漸降低[3].圖1 給出了建筑鋁模板平均單價(jià)與周轉(zhuǎn)次數(shù)之間的關(guān)系.從圖中可以看出: 隨著周轉(zhuǎn)次數(shù)的增加, 建筑鋁模板的平均單價(jià)會(huì)迅速降低并趨于平緩, 當(dāng)周轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到60 次時(shí), 將與竹、木模板持平.所以從整體分析, 建筑鋁模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)越多即利用率越高, 平均單價(jià)越低.

圖1 建筑鋁模板平均單價(jià)與周轉(zhuǎn)次數(shù)之間的關(guān)系

提高建筑鋁模板使用次數(shù), 可以從鋁模板的設(shè)計(jì)、加工、分揀打包、物流配送、回收清洗、分類等各方面縮短作業(yè)時(shí)間, 本文從建筑鋁模板的配送分揀環(huán)節(jié)研究, 探索提高建筑鋁模板周轉(zhuǎn)效率的方式方法.由于施工承重柱、墻板或樓梯等混凝土工程中, 每一部分都需要不同的建筑鋁模板進(jìn)行組裝支護(hù), 所以必須提前將建筑鋁模板按照每一部分的配模清單進(jìn)行分揀打包, 但是現(xiàn)如今的分揀打包環(huán)節(jié)完全依靠手工作業(yè), 存在分揀效率低、易出錯(cuò)的問題[4].建筑鋁模板分揀主要是針對(duì)單個(gè)清單的不同模板分揀, 而且由于鋁模板形狀大小不一, 無法達(dá)到規(guī)則包裝的分揀要求.考慮到建筑鋁模板在生產(chǎn)工藝流程中的要求, 鋁模板批量生產(chǎn), 生產(chǎn)完成之后還有一系列的工藝流程, 導(dǎo)致了模板排放的混亂, 無法按配模清單分區(qū)排放.針對(duì)建筑鋁模板分揀的特點(diǎn), 分揀線按分級(jí)分流的方式運(yùn)行, 可以大大提高建筑鋁模板分揀效率.

1 傳統(tǒng)物流分揀形式的發(fā)展

傳統(tǒng)上的分揀作業(yè)方式可分為兩類, 分別是“人到貨”分揀方式和“貨到人”分揀方式[5].“人到貨”分揀方式是最早出現(xiàn)的方法, 在生產(chǎn)力和科技落后的年代, 貨物無法在機(jī)械的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng), 所以人們最先開始采用這種方式分揀貨物.這種方式是貨物只需在倉庫中, 分揀人員推著小貨車根據(jù)訂單在倉庫中尋找貨物, 并將貨物運(yùn)送到訂單打包處, 這類方式主要研究的是如何在倉庫中以最短的路徑配齊貨物[6].“貨到人”的分揀作業(yè)方式是貨物在傳送帶的動(dòng)力引導(dǎo)下, 被傳送到各個(gè)工位處, 各工位處的分揀人員根據(jù)自己的任務(wù)將自己需要的貨物分揀到自己的工位處.“貨到人”的配送方式工藝難度高, 計(jì)劃性較強(qiáng), 集中用戶需求后才開始分貨, 而且用戶需求較穩(wěn)定, 配送中心具有較強(qiáng)專業(yè)性的配送方式, 效率較高, 極大地節(jié)約分揀成本.

在“貨到人”分揀操作模式中, 分揀線的分流結(jié)構(gòu)有很多種形式, 常見的有推擋式分流系統(tǒng)、引導(dǎo)式分流系統(tǒng)、滑塊式分流系統(tǒng)、交叉帶式分流系統(tǒng)和人工分流方式[7].以上五種分流方式都是依靠傳送帶運(yùn)載鋁模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行分流的, 能夠強(qiáng)制主輸送系統(tǒng)上的物品離開而進(jìn)入到支流輸送系統(tǒng)中.

推擋式分流系統(tǒng)主要使用機(jī)械結(jié)構(gòu)將主輸送系統(tǒng)上的物品以推、擋的方式分流到支流輸送系統(tǒng)上, 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低, 缺點(diǎn)是對(duì)物品側(cè)面直接造成沖擊, 對(duì)易摩損及較笨重的物品不適用, 圖2 為氣壓缸側(cè)推式分流方式.引導(dǎo)式分流系統(tǒng)使用浮起的鏈條、皮帶、滾筒或輪子將待分流物品抬離主輸送系統(tǒng),而導(dǎo)入支流輸送系統(tǒng)中, 它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)分流物品造成的沖擊較小, 可處理的物品重量較重, 分類速度較快,但該系統(tǒng)對(duì)分流物品底部的狀況(外觀形狀、凸出點(diǎn)等)、分流物品自重對(duì)底部產(chǎn)生壓力的均勻度和分流物品的高度與寬度比要求較高, 圖3 為斜輪引導(dǎo)式分流方式.

圖2 氣壓缸側(cè)推式分流

滑塊式分流系統(tǒng)是分揀線各分流處有可以左右滑動(dòng)的滑桿, 根據(jù)分揀任務(wù)將貨物推移到支流輸送系統(tǒng)上以實(shí)現(xiàn)分流的目的, 它的優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng), 對(duì)物品產(chǎn)生之沖擊力小, 但對(duì)于較重物品和形狀不規(guī)則物品不適用, 圖4 為滑塊式分流方式.交叉帶式分流系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的皮帶輸送單元組成, 每個(gè)單元承載單個(gè)物件,到達(dá)目的分流口時(shí)皮帶做垂直運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)運(yùn)載物品的分流, 它的優(yōu)點(diǎn)是不受物品外觀影響, 均可平穩(wěn)地進(jìn)行分揀, 而且單元尺寸小, 分揀格口間距布置密集, 場(chǎng)地利用率高, 但該系統(tǒng)不適合較大尺寸的物品分揀, 圖5 為交叉帶式分流方式.

圖3 斜輪引導(dǎo)式分流

圖5 交叉帶式分流

2 建筑鋁模板分揀方案的研究

建筑鋁模板是按設(shè)計(jì)清單生產(chǎn)的, 而倉庫中的舊模板出庫也是按清單提貨的, 由于鋁模板在出廠之前必須刷一種脫模劑, 是為了在建筑混凝土結(jié)構(gòu)成型之后易脫模, 正是這種工藝的實(shí)施, 導(dǎo)致了建筑鋁模板排放的混亂, 脫模劑干燥以后, 工人必須將建筑鋁模板按清單分別揀取歸類.而且建筑鋁模板的配模清單中, 同一型號(hào)的鋁模板可能分布在不同區(qū)號(hào)中, 而建筑鋁模板的生產(chǎn)和存儲(chǔ)是按批量進(jìn)行的, 在出庫和出生產(chǎn)車間的過程中也需按統(tǒng)計(jì)數(shù)量批量進(jìn)行, 考慮到建筑鋁模板的生產(chǎn)工藝特點(diǎn), 在其分揀環(huán)節(jié)采用“貨到人”的分揀作業(yè)方式.

分析建筑鋁模板的特點(diǎn), 建筑鋁模板材質(zhì)為鋁合金, 重量較重, 其形狀又大小不一, 有150 mm×150 mm的小模板, 也有2000 mm×400 mm 的大模板, 在完成分揀識(shí)別之后, 不容易將其自動(dòng)下線, 只能采用人工分流的方式進(jìn)行導(dǎo)流, 在均衡人工成本和設(shè)備成本之后, 擬采用主線分流與分級(jí)分揀模式相結(jié)合的“八爪魚”分揀技術(shù), 并將其進(jìn)行改造成適用于建筑鋁模板的分揀方式.

2.1 結(jié)構(gòu)組成

“八爪魚”分揀技術(shù)就是一種形似八爪魚的分揀平臺(tái), 八爪魚平臺(tái)分揀線由鋁模板導(dǎo)入傳送帶、8 個(gè)連接不同“堆垛暫存區(qū)”的路由傳送帶、作業(yè)平臺(tái)、自動(dòng)掃碼裝置、控制系統(tǒng)、顯示裝置等幾部分組成.“八爪魚”分揀線的立體圖及俯視平面圖如圖6 所示.

圖6 “八爪魚”分揀線的立體圖及俯視平面圖

建筑鋁模板在分揀過程中采用二維碼標(biāo)簽作為身份標(biāo)識(shí), 識(shí)別二維碼即可識(shí)別建筑鋁模板的型號(hào)等信息.工人將待分揀鋁模板放置到導(dǎo)入傳送帶上, 傳送到“八爪魚”分揀操作臺(tái), 圖像掃碼裝置自動(dòng)識(shí)別鋁模板上的二維碼, 輸入到管理系統(tǒng)獲取分配給該塊鋁模板的分揀道口路由號(hào)和堆垛暫存區(qū)號(hào), 并自動(dòng)更新數(shù)據(jù)庫, 觸發(fā)點(diǎn)亮該分揀道口的分揀指示燈, 并顯示該鋁模板的“堆垛暫存區(qū)號(hào)”以及分揀進(jìn)度.然后由分揀工人手工揀取鋁模板放置到對(duì)應(yīng)路由傳送帶上, 再由堆垛工人揀取放置到指定堆垛區(qū), 并人工或自動(dòng)復(fù)位分揀指示燈及區(qū)號(hào)顯示屏.為減輕分揀員的勞動(dòng)強(qiáng)度, “八爪魚”分揀操作臺(tái)應(yīng)安裝滾珠式琉璃架.

該“八爪魚”分揀線一共需要設(shè)置9 條傳送帶為運(yùn)載建筑鋁模板提供動(dòng)力, 至少10 位分揀堆垛工人搬運(yùn)鋁模板, 40 個(gè)臨時(shí)放置已分揀完畢的建筑鋁模板托盤,在圖6 的俯視平面圖中各條傳送帶已經(jīng)做好字母標(biāo)記,A 為主輸送系統(tǒng), 是分揀線的導(dǎo)入傳送帶, B～I(xiàn) 為路由傳送帶, 負(fù)責(zé)將已經(jīng)分流的建筑鋁模板傳送到堆垛區(qū).

“八爪魚”分揀線的控制系統(tǒng)主要包括傳送帶的動(dòng)力控制系統(tǒng)和分揀線的信息采集及信號(hào)控制系統(tǒng).分揀線的控制系統(tǒng)主要涉及控制自動(dòng)掃碼裝置、顯示裝置和建筑鋁模板配模清單的數(shù)據(jù)處理等.導(dǎo)入傳送帶末端的自動(dòng)掃碼裝置采用USB 接口的工業(yè)相機(jī)采集二維碼圖像, 利用二維碼識(shí)別軟件識(shí)別二維碼信息.顯示裝置采用MCGS 觸摸顯示屏和LED 指示燈, 實(shí)時(shí)顯示分揀作業(yè)的狀態(tài).

2.2 工作流程

“八爪魚”分揀線的工作流程可按分揀作業(yè)的步驟分為3 個(gè)階段:

(1)投線作業(yè): 生產(chǎn)車間批次生產(chǎn)建筑鋁模板, 在刷脫模劑之后, 同一型號(hào)的鋁模板或不同型號(hào)的鋁模板堆放在一個(gè)托盤上, 叉車將鋁模板托盤搬運(yùn)至導(dǎo)入傳送帶A 始端, 由工人將一塊鋁模板搬放到導(dǎo)入傳送帶A 上, 且保證鋁模板貼二維碼的面朝上擺放, 然后從托盤取另一塊鋁模板, 依次重復(fù), 直至將托盤上的鋁模板全部搬空, 用叉車將托盤移走.

(2)分流作業(yè): 導(dǎo)入傳送帶A 將鋁模板送至分流臺(tái), 分流臺(tái)上分布B、C、D、E、F、G、H、I 等8 個(gè)路由傳送帶分流道口.導(dǎo)入傳送帶A 分為5 個(gè)動(dòng)力段,最多可以預(yù)存5 個(gè)鋁模板.導(dǎo)入傳送帶A 上設(shè)置自動(dòng)掃碼裝置, 該裝置將掃描定位、識(shí)別經(jīng)過的鋁模板上的二維碼.分流臺(tái)上的顯示裝置會(huì)顯示當(dāng)前待分流的鋁模板型號(hào)信息和對(duì)應(yīng)道口方向, 分流臺(tái)上所對(duì)應(yīng)分流道口上方的指示燈會(huì)閃爍提示.分揀工人根據(jù)顯示裝置上的信息核對(duì)鋁模板, 并將鋁模板分流至閃燈道口, 直到本次分流作業(yè)完成.

(3)分垛作業(yè): B、C、D、E、F、G、H、I 等8 個(gè)路由傳送帶末端各自對(duì)應(yīng)5 個(gè)托盤堆垛位, 每個(gè)托盤上方設(shè)置數(shù)碼LED 指示燈, 路由傳送帶末端設(shè)置MCGS 觸摸顯示屏用來顯示提示當(dāng)前搬運(yùn)任務(wù)和搬運(yùn)鋁模板信息.工人根據(jù)MCGS 觸摸顯示屏上的信息和LED 指示燈核對(duì)鋁模板, 并將路由傳送帶末端上的鋁模板搬運(yùn)至對(duì)應(yīng)托盤堆垛位, 直到確認(rèn)本次分垛作業(yè)完成.

“八爪魚”工作流程的3 個(gè)階段貫穿于整個(gè)分揀業(yè)務(wù)中, 將建筑鋁模板按區(qū)號(hào)堆垛排列, 建筑鋁模板分揀線的工作流程如圖7 所示.

圖7 “八爪魚”分揀線工作流程圖

3 基于Flexsim 的分揀線可視化仿真

Flexsim 是一個(gè)面向?qū)ο蟮姆抡孳浖? 三維結(jié)構(gòu)仿真環(huán)境與現(xiàn)實(shí)相似度極高, 能夠?qū)χ圃鞓I(yè)中的物料處理等生產(chǎn)活動(dòng)工作流的離散事件流程過程可視化仿真研究[8].Flexsim 的建模過程用來模擬仿真現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)和物流動(dòng)態(tài), 發(fā)現(xiàn)其中的弊端, 解決方案的瓶頸, 促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展[9].較優(yōu)的物流排產(chǎn)方案不僅保障了生產(chǎn)物料的準(zhǔn)時(shí)配送, 還能減少設(shè)備的空閑率, 使得排產(chǎn)作業(yè)合理化[10].

本文提出的建筑鋁模板“八爪魚”分揀線結(jié)構(gòu), 只是在理論的層次能夠解決建筑鋁模板的分揀問題, 無法從實(shí)際的角度看出該分揀線能否正常穩(wěn)定地運(yùn)行.而每種物流方案的選擇都必須得到驗(yàn)證, 只有得到實(shí)際的驗(yàn)證, 該方案才能應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)景中, 否則即使該方案能夠運(yùn)行, 也會(huì)存在一定的瓶頸問題.建筑鋁模板的“八爪魚”分揀線結(jié)構(gòu)中傳送帶的速度和操作人員分布都可能存在影響分揀效率的因素, 假如從現(xiàn)實(shí)建立好的分揀線中去總結(jié)瓶頸因素, 不僅影響分揀效率, 還會(huì)浪費(fèi)大量的資源.利用物流仿真軟件仿真“八爪魚”分揀線, 調(diào)整分揀線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和分揀人員分布的情況, 使得分揀線各部分之間銜接順暢, 協(xié)調(diào)高效運(yùn)行, 并在現(xiàn)有方案上做出調(diào)整優(yōu)化, 提高分揀效率.

3.1 分揀線可視化模型建立

本文通過對(duì)建筑鋁模板分揀作業(yè)的分析與研究,設(shè)計(jì)了“八爪魚”分揀線方案, 在實(shí)際制造生產(chǎn)前, 為有效配置資源及數(shù)據(jù), 并從全局角度進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃, 借助Flexsim 仿真軟件進(jìn)行物流狀態(tài)的實(shí)時(shí)仿真與產(chǎn)能預(yù)測(cè), 找到“八爪魚”分揀線設(shè)計(jì)方案的缺陷及不足, 采用合理的策略彌補(bǔ)現(xiàn)有方案的缺陷, 使得“八爪魚”分揀線能夠合理運(yùn)行, 最大化的提高設(shè)備利用率和鋁模板分揀效率.

Flexsim 的實(shí)體庫具有豐富多樣的資源類實(shí)體, 還有各式各樣的臨時(shí)實(shí)體, 方便快捷地模擬“八爪魚”分揀線.分揀線的仿真模型應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)好的實(shí)際分揀線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 以仿真模型模擬分揀線的運(yùn)行, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析分揀線的瓶頸問題.本文建立的“八爪魚”分揀線模型中, 采用發(fā)生器實(shí)體模擬工廠生產(chǎn)或庫存建筑鋁模板, 采用暫存區(qū)實(shí)體模擬待分揀鋁模板托盤, 采用處理器實(shí)體模擬自動(dòng)掃碼裝置, 采用貨架實(shí)體模擬已分揀完成的鋁模板托盤堆垛位.根據(jù)“八爪魚”分揀線的結(jié)構(gòu)特征, 利用Flexsim 仿真軟件模擬的建筑鋁模板分揀線, 如圖8 所示.此模型一共采用了十位操作員模擬分揀堆垛工人進(jìn)行建筑鋁模板的搬運(yùn)及分流工作, 實(shí)體之間的連接均為“輸出-輸入端口連接”.“輸出-輸入端口連接”是一個(gè)實(shí)體的輸出端口到另一實(shí)體的輸入端口, 達(dá)到輸出輸入的目的.實(shí)體與操作員之間的連接均為中間端口連接, 采用centerobject()命令進(jìn)行連接引用, 使用中間端口的目的就是為了引導(dǎo)操作員工作.

圖8 建筑鋁模板分揀線仿真圖

3.2 仿真模型參數(shù)的設(shè)定與運(yùn)行

建立仿真模型時(shí), 需要對(duì)各種實(shí)體進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置, 以及實(shí)體與實(shí)體之間輸入輸出模式的連接.模型建立開始之前首先對(duì)模型單位進(jìn)行設(shè)置, 如表1 所示.然后對(duì)各種實(shí)體及各實(shí)體之間的連接屬性做出設(shè)置.

表1 分揀線仿真模型單位設(shè)置

(1)發(fā)生器

模型中利用臨時(shí)實(shí)體box 模擬建筑鋁模板的運(yùn)動(dòng),發(fā)生器模擬工廠加工建筑鋁模板, 為了盡可能的與實(shí)際工廠生產(chǎn)情況相似, 對(duì)發(fā)生器進(jìn)行設(shè)置.選擇到達(dá)方式為“到達(dá)時(shí)間間隔”, 并合理設(shè)置“到達(dá)時(shí)間間隔”.從托盤到傳送帶, 操作員大約每5 s 搬運(yùn)一塊鋁模板, 而模型中, 操作員都是在實(shí)時(shí)搬運(yùn), 可以從發(fā)生器設(shè)置按照每5 s 達(dá)到一次暫存區(qū)模擬實(shí)時(shí)情況.一般情況下,發(fā)生器的到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布, 指數(shù)分布的概率密度函數(shù)如式(1)所示, 需設(shè)置均值參數(shù)符合操作員搬運(yùn)時(shí)間.在模型中采用類似于指數(shù)分布這樣的統(tǒng)計(jì)分布, 對(duì)分揀線中操作員搬運(yùn)時(shí)間的變化進(jìn)行模擬.將到達(dá)時(shí)間間隔的分布函數(shù)設(shè)置為Exponential, 漸位線(Location)為0, 比例(Scale)設(shè)置為5, 隨機(jī)數(shù)流(Stream)設(shè)置為0.

則隨機(jī)變量為到達(dá)時(shí)間間隔, 服從一個(gè)常數(shù)參數(shù)θ=5 的指數(shù)分布.

然后指定臨時(shí)實(shí)體的類型和顏色, 在臨時(shí)實(shí)體進(jìn)入分揀線時(shí), 指定類型值.本文按照設(shè)計(jì)建筑鋁模板的一種墻板組合為例, 一共40 種類型, 類型值的分配服從1 到40 的均勻分布, 即產(chǎn)品是類型1～40 進(jìn)入分揀線的可能性都一樣.在發(fā)生器的創(chuàng)建觸發(fā)器中設(shè)置類型值, 點(diǎn)擊觸發(fā)器選項(xiàng)卡, 在創(chuàng)建觸發(fā)器中增加一個(gè)函數(shù), 選擇設(shè)置臨時(shí)實(shí)體類型和顏色, 臨時(shí)實(shí)體類型服從均勻分布, 均勻分布的概率密度函數(shù)如式(2)所示, 以duniform(1,40, getstream(current))實(shí)現(xiàn).

則隨機(jī)變量為臨時(shí)實(shí)體類型, 服從區(qū)間[a, b]上的均勻分布, 本文中即服從[1, 40]上的均勻分布.

(2)暫存區(qū)

采用暫存區(qū)實(shí)體模擬存放建筑鋁模板的臨時(shí)托盤,考慮到建筑鋁模板大小不一, 而且還有一定的自重及體積, 一個(gè)托盤能夠裝載50 塊建筑鋁模板已經(jīng)到達(dá)極限, 所以在暫存區(qū)的最大容量處設(shè)置50.臨時(shí)實(shí)體流選項(xiàng)中, 將輸出選項(xiàng)中的發(fā)送至端口選擇為“第一個(gè)可用”, 選中使用運(yùn)輸工具, 則current.centerObjects[1]函數(shù)生效.此暫存區(qū)與下游的傳送帶中間以輸出-輸入端口連接, 暫存區(qū)與此處的操作員1 進(jìn)行中間端口連接.

(3)處理器

處理器的容量設(shè)置為1, 加工時(shí)間設(shè)置為2, 與導(dǎo)入傳送帶A 的運(yùn)動(dòng)速度相同, 處理器的臨時(shí)實(shí)體流中,輸出設(shè)置選中使用交通工具, 按查詢?nèi)直淼姆绞桨l(fā)送至端口, 先添加一個(gè)全局表Route, 路徑為“工具-全局表-添加”, 再設(shè)置暫存區(qū)的“臨時(shí)實(shí)體流”, 選擇“輸出-發(fā)送至端口-查詢?nèi)直怼? 表格名稱選擇剛才所建立的全局表的名稱Route.注意將操作員和處理器都從1 開始進(jìn)行編號(hào), 防止全局表的設(shè)置無效.表2 為處理器輸出的Route 全局表.

表2 處理器輸出的Route 全局表

(4)傳送帶

導(dǎo)入傳送帶A 的長度設(shè)置為8 m, 最大容量為4,以間隔值為間隔規(guī)則, 設(shè)置間隔值為2, 加上處理器上的1 容量, 就能模擬導(dǎo)入傳送帶A 的5 個(gè)動(dòng)力段, 即導(dǎo)入傳送帶A 上的建筑鋁模板最大值為5, 導(dǎo)入傳送帶A 與處理器的連接為輸出-輸入連接.路由傳送帶的長度設(shè)置為6 m, 最大容量為3, 以間隔值為間隔規(guī)則, 設(shè)置間隔值為2, 模擬路由傳送帶上的3 個(gè)動(dòng)力段, 即路由傳送帶上的建筑鋁模板最大值為3, 處理器與路由傳送帶之間的連接為輸出-輸入連接, 但此處有操作員搬運(yùn), 處理器與操作員之間為中間端口連接.

(5)貨架

模型中利用5 列的貨架模擬分揀完成建筑鋁模板的托盤, 每一條路由傳送帶上的鋁模板分別放置到每一層, 這樣就可以減少模型中使用的實(shí)體數(shù)量, 實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)路由傳送帶上的鋁模板放置到貨架對(duì)應(yīng)層, 可用查詢?nèi)直韺?shí)現(xiàn), 而每一層的5 個(gè)塊分別放置一條傳送帶上的5 塊鋁模板.路由傳送帶的臨時(shí)實(shí)體流輸出中,發(fā)送至端口設(shè)置成匹配臨時(shí)實(shí)體類型, 即可解決兩條傳送帶同時(shí)設(shè)置指定端口沖突的問題.

3.3 仿真結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與分析

模型設(shè)置完成之后, 點(diǎn)擊重置, 使系統(tǒng)初始化, 然后點(diǎn)擊運(yùn)行, 調(diào)整運(yùn)行時(shí)間28 800 s, 使得模型符合每天8 小時(shí)工作制.使用Dashboard 面板查看模型中各操作員的工作狀態(tài), 系統(tǒng)模型中的10 位操作員工作狀態(tài)如圖9 所示.

從操作員工作狀態(tài)餅狀圖中可以看出, 操作員1和操作員10 的忙碌率較高, 到達(dá)72%和76%, 反過來說空閑率很低, 而其他操作員卻空閑率較高, 導(dǎo)致分揀系統(tǒng)分揀效率較低, 單純從分揀線考慮, 提高分揀線運(yùn)轉(zhuǎn)速度, 則操作員1 和10 的忙碌率更高, 無法從根本解決該系統(tǒng)存在的瓶頸問題.所以從Flexsim 仿真模型中發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)存在的瓶頸問題, 找到真正的解決方案, 既降低操作員1 和操作員10 位置的忙碌率, 又能提高其他操作員的忙碌率, 使得在一定時(shí)間內(nèi), 分揀系統(tǒng)分揀更多的鋁模板, 可從根本上解決分揀系統(tǒng)的瓶頸問題.

圖9 系統(tǒng)模型中操作員的工作狀態(tài)

3.4 模型改進(jìn)及結(jié)果分析

長時(shí)間運(yùn)行之后, 從模型的狀態(tài)中可以看出操作員10 的忙碌率達(dá)到76%, 主暫存區(qū)的建筑鋁模板處于積壓狀態(tài), 操作員1 的忙碌率達(dá)到72%, 導(dǎo)入傳送帶也是處于滿負(fù)荷狀態(tài), 而路由傳送帶是少負(fù)荷狀態(tài), 堆垛區(qū)操作員的忙碌率也較低, 造成了分揀線的前端滿負(fù)荷, 后端少負(fù)荷的瓶頸問題, 由此可以看出該分揀線在此種狀態(tài)下必然影響分揀效率.為了解決該分揀線的瓶頸問題, 可以從均衡分揀線前后端負(fù)荷差異的方面考慮, 將分揀線中連接點(diǎn)的堵塞問題疏通.而分揀線中堵塞的連接點(diǎn)就是操作員10 和操作員1 的位置, 只有解決這兩個(gè)點(diǎn)的堵塞問題, 才能提高該分揀線的分揀效率.

為了解決系統(tǒng)模型中操作員任務(wù)分配不均, 忙碌狀態(tài)不同的瓶頸問題, 本文從Dashboard 面板中分析得知, 操作員10 和操作員1 相比其他操作員過度忙綠,將會(huì)導(dǎo)致過多的操作員空閑率較高, 系統(tǒng)運(yùn)行效率不高, 為解決這一問題, 本文從操作員10 的位置再添加一位操作員甲用來幫助操作員10 搬運(yùn)鋁模板, 提高系統(tǒng)運(yùn)行效率, 解決操作員10 過度忙碌而其他操作員空閑率較高的問題.需要使用分配器對(duì)任務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)并將它們分配給一個(gè)空閑的操作員, 首先添加一個(gè)任務(wù)分配器, 為了使用分配器指揮操作員, 分配器必須與使用操作員的實(shí)體進(jìn)行中間端口連接, 中間端口位于實(shí)體底部的中間位置.任務(wù)分配器與兩位操作員之間分別進(jìn)行輸出-輸入端口連接.系統(tǒng)模型改動(dòng)情況如圖10 所示.在操作員1 的位置處做出和操作員10 處相同的處理添加一位操作員乙, 就能解決操作員1 忙碌的問題, 從而解決現(xiàn)行模型效率低的問題.

圖10 系統(tǒng)模型改進(jìn)部分示意圖

模型設(shè)置完成之后, 重置初始化, 然后運(yùn)行模型,調(diào)整模型運(yùn)行時(shí)間28 800 s, 使用Dashboard 面板查看模型中各操作員的工作狀態(tài), 系統(tǒng)模型中的12 位操作員工作狀態(tài)如圖11 所示.

圖11 改進(jìn)的系統(tǒng)模型中操作員的工作狀態(tài)

從改進(jìn)的系統(tǒng)模型工作狀態(tài)圖中可以看出, 在增加了兩位操作員之后, 不僅操作員1 和操作員10 的忙碌率降低, 而其他操作員的忙碌率也明顯上升, 該分揀線前后端的負(fù)荷差異得到有效改善, 連接點(diǎn)的堵塞問題得到有效解決.通過統(tǒng)計(jì)分揀線模型改進(jìn)前后分別運(yùn)行28 800 s 分揀的數(shù)量, 如表3 所示, 模型改進(jìn)前在規(guī)定時(shí)間內(nèi)分揀數(shù)量為2976 塊, 而改進(jìn)后的模型分揀數(shù)量達(dá)到4114 塊, 比改進(jìn)前的分揀數(shù)量提高38%左右, 說明在一定的時(shí)間內(nèi), 分揀線分揀的建筑鋁模板數(shù)量明顯上升, 在增加了兩個(gè)人力成本的條件下, 分揀線的分揀效率提高.

表3 分揀線模型改進(jìn)前后的分揀數(shù)量對(duì)比

4 結(jié)語

本文分析了建筑鋁模板的特征和當(dāng)前物流分揀形式的發(fā)展, 設(shè)計(jì)了一條“八爪魚”結(jié)構(gòu)形式的分揀線, 適用于建筑鋁模板配模清單的分揀作業(yè)[11].根據(jù)“八爪魚”鋁模板分揀線的工藝流程要求, 利用Flexsim 仿真技術(shù)建立了分揀線的仿真模型, 配置了仿真模型的運(yùn)行參數(shù), 在結(jié)合實(shí)際的情況下, 設(shè)定8 小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間,得到了分揀線運(yùn)行的工作狀態(tài), 并通過工作狀態(tài)餅狀圖分析了分揀線的瓶頸問題, 并通過優(yōu)化工藝流程調(diào)整操作員的分布, 解決了該分揀線的瓶頸, 提高了分揀線的運(yùn)行效率.